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导数培优六大类型（方法学习，题型分类，对应练习，结论总结）类型一：凹凸反转类型二：导函数的零点类型三：导数中的函数构造类型四：极值点偏移类型五：指对同构类型六：指数、对数均值不等式类型一：凹凸反转知识拓展1.如果要证明的不等式由指数函数、对数函数、多项式函数组合而成，往往进行指对分离，转化为证明g (x )≥h (x )，分别求g (x )min ，h (x )max 进行证明，由于两个函数图象的凹凸性正好相反，所以这种证明不等式的方法称为凹凸反转.2.以下是凹凸反转常用经典模型：经典模型一：y ＝ln x x (图1)或y ＝xln x 2).推广：y ＝ln x x n 或y ＝xnln x.经典模型二：y ＝x ln x (图3)或y ＝x e x (图4).推广：y ＝x nlnx 或y ＝x n e x .经典模型三：y ＝e xx (图5)或y ＝xe x (图6).推广：y ＝e xx n 或y ＝xnex .经典模型四：y ＝x －ln x (图7)或y ＝x －e x (图8)，y ＝e x －x (图9).题型一隔海相望例1已知函数f (x )＝x ln x ，求证：f (x )＜2e x －2.训练1已知函数f(x)＝a ln x＋x.(1)讨论f(x)的单调性；(2)当a＝1时，证明：xf(x)<e x.题型二一线之隔例2设函数f(x)＝e x ln x＋2e x－1x，证明：f(x)＞1.训练2已知函数f(x)＝e x＋x2－x－1.(1)求f(x)的最小值；(2)证明：e x＋x ln x＋x2－2x>0.题型三亲密无间例3已知函数f(x)＝eln x－e x，证明：xf(x)－e x＋2e x≤0.训练3证明：当x>0时，x2e x－x ln x＋)e11( x－1≤0.类型二：导函数的零点题型分析导数是研究函数性质的有力工具，其核心又是由导函数值的正负确定函数的单调性.应用导数研究函数的性质或研究不等式问题时，绕不开研究函数f(x)的单调性，往往需要解方程f′(x)＝0，但有时该方程不易求解，可应用以下三种方法解决.题型一仔细观察，猜出零点例1已知函数f(x)＝ln(x＋1)＋1，若f(x)<k e x对任意的x∈(－1，＋∞)恒成立，求k的取值范围.训练1已知函数f(x)＝(2e－x)ln x，且f(x)＝12a有解，其中e为自然对数的底数，求实数a的取值范围.题型二设而不求，巧借零点例2设函数f (x )＝e 2x－a ln x .(1)讨论f (x )的导函数f ′(x )的零点的个数；(2)证明：当a >0时，f (x )≥2a ＋a ln 2a.训练2已知函数f (x )＝e x －x 2－x ，若关于x 的不等式f (x )>m ＋45对于任意x ∈(0，＋∞)恒成立，求整数m 的最大值.题型三二次构造(求导)避免求根例3已知函数f (x )＝ln x ＋12a (x －1)2，若a >4，且f (x )在(01)上有唯一的零点x 0，求证：e －2<x 0<e －1.训练3已知f (x )＝e 2x －(x ＋1)e x，且f (x )≥0，证明：f (x )存在唯一极大值点x 0，且f (x 0)<316.类型三：导数中的函数构造问题题型分析近三年的高考数学试题都出现了比较大小问题，且是作为小题中的压轴题出现的，此类问题，通常需要构造函数，利用导数判断其单调性，从而使问题得以解决.题型一通过导数的运算法则构造角度1利用f (x )与e x构造例1已知函数f (x )的导函数为f ′(x )，且f (x )＋f ′(x )>0在R 上恒成立，则不等式e2x ＋1f (2x ＋1)>e 3－x f (3－x )的解集是________.角度2利用f (x )与x n构造例2已知定义在(0，＋∞)上的函数f (x )满足2xf (x )＋x 2f ′(x )<0，f (2)＝34，则关于x 的不等式x 2f (x )>3的解集为()A.(0，4)B.(2，＋∞)C.(4，＋∞)D.(0，2)角度3利用f (x )与sin x ，cos x 构造例3(多选)已知函数y ＝f (x )对任意x ∈)2,2(ππ-满足f ′(x )cos x ＋f (x )sin x >0(其中f ′(x )是函数f (x )的导函数)，则下列不等式成立的是()A.f (0)>2f 4(πB.2f 3(π>f )4(πC.f (0)>2f )3(πD.2f )3(π-<f )4(π-训练1(1)f (x )为定义在R 上的可导函数，且f ′(x )＞f (x )，对任意正实数a ，下列式子一定成立的是()A.f (a )＜e af (0) B.f (a )＞e af (0)C.f (a )＜f (0)e a D.f (a )＞f (0)ea (2)已知定义在R 上的函数f (x )的导函数为f ′(x )，当x ＞0时，xf ′(x )－f (x )>0，若a ＝f (1)，b ＝f (2)2，c ＝2f )21(，则a ，b ，c 的大小关系是________.(3)已知定义在R 上的函数f (x )的导函数为f ′(x )，对任意x ∈(0，π)，有f ′(x )sin x ＞f (x )cos x ，设a ＝2f )6(π，b ＝2f )4(π，c ＝f )2(π，则a ，b ，c 的大小关系为________.题型二通过变量构造具体函数例4已知a ＜5，且a e 5＝5e a ，b ＜4且b e 4＝4e b ，c ＜3且c e 3＝3e c，则()A.c ＜b ＜aB.b ＜c ＜aC.a ＜c ＜bD.a ＜b ＜c训练2若0＜x 1＜x 2＜1，则()A.e x 2－e x 1＞ln x 2－ln x 1B.e x 2－e x 1＜ln x 2－ln x 1C.x 2e x 1＞x 1e x 2D.x 2e x 1＜x 1e x 2题型三通过数值构造具体函数例5(1)已知a ＝ln 22，b ＝1e ，c ＝2ln 39，则a ，b ，c 的大小关系为________.(2)设a ＝2ln 1.01，b ＝ln 1.02，c ＝ 1.04－1，则a ，b ，c 的大小关系为________.训练3(1)已知a ＝e －0.1－1，b ＝tan(－0.1)，c ＝ln 0.9，则()A.c >a >bB.a >b >cC.b >a >cD.a >c >b(2)实数e 3，3π，π3的大小关系为________.泰勒展开式1.泰勒公式若函数f(x)在含有x0的开区间(a，b)内有n＋1阶导数，则当函数在此区间内时，可以展开为一个关于x－x0的多项式和一个余项的和：f(x)＝f(x0)＋f′(x)·(x－x)＋f″(x)2！·(x－x)2＋f(x)3！·(x－x)3＋…＋f(n)(x)n！·(x－x)n＋Rn(x).2.麦克劳林公式f(x)＝f(0)＋f′(0)x1！＋f″(0)2！x2＋…＋f(n)(0)n！·x n＋Rn(x).虽然麦克劳林公式是泰勒公式的特殊形式，仅仅是取x0＝0的特殊结果，由于麦克劳林公式使用方便，在高考中经常会涉及.3.常见的泰勒展开式在泰勒公式中，令x0＝0，即可得到如下泰勒展开式：(1)e x＝1＋x＋x22！＋x33！＋…＋x nn！＋…；(2)ln(x＋1)＝x－x22＋x33＋…＋(－1)n＋1x nn＋…；(3)sin x＝x－x33！＋x55！＋…＋(－1)n－1·x2n－1(2n－1)！＋…；(4)cos x＝1－x22！＋x44！＋…＋(－1)n－1·x2n－2(2n－2)！＋….例已知a＝3132，b＝cos14，c＝4sin14，则()A.c>b>aB.b>a>cC.a>b>cD.a>c>b训练若a＝ln1－0.010.02，b＝0.02sin0.01，c＝0.01sin0.02，则() A.a＜b＜c B.a＜c＜bC.b＜c＜aD.c＜a＜b类型四：极值点偏移知识拓展1.极值点不偏移已知函数f (x )图象的顶点的横坐标就是极值点x 0，若f (x )＝c 的两根的中点刚好满足x 1＋x 22＝x 0，即极值点在两根的正中间，也就是说极值点没有偏移.此时函数f (x )在x ＝x 0两侧，函数值变化快慢相同，如图①.(无偏移，左右对称，如二次函数)若f (x 1)＝f (x 2)，则x 1＋x 2＝2x 0.2.极值点偏移若x 1＋x 22≠x 0，则极值点偏移，此时函数f (x )在x ＝x 0两侧，函数值变化快慢不同，如图②③.(左陡右缓，极值点向左偏移)若f (x 1)＝f (x 2)，则x 1＋x 2>2x 0；(左缓右陡，极值点向右偏移)若f (x 1)＝f (x 2)，则x 1＋x 2<2x 0.题型一对称化构造辅助函数例1已知函数f (x )＝x e －x.(1)求f (x )的单调区间和极值；(2)若x 1≠x 2，且f (x 1)＝f (x 2)，求证：x 1＋x 2>2.训练1已知函数f(x)＝x(1－ln x)，若f(x)＝m有两个根x1，x2(x1≠x2)，求证：x1＋x2>2.题型二比、差值换元构造辅助函数例2已知函数f(x)＝ln x－ax(x>0)，a为常数，若函数f(x)有两个零点x1，x2(x1≠x2)，求证：x1x2>e2.训练2已知函数f(x)＝a e x－x，a∈R.若f(x)有两个不同的零点x1，x2，证明：x1＋x2＞2.类型五：指、对同构知识拓展在解决指对混合不等式时，如恒成立求参数或证明不等式，部分试题是命题者利用函数单调性构造出来的，如果我们能找到这个函数模型(即不等式两边对应的是同一函数)，无疑大大加快解决问题的速度.找到这个函数模型的方法，我们称为同构法，其实质还是指数、对数恒等式的变换.(1)五个常见变形：x e x ＝ex ＋ln x，e x x ＝e x －ln x ，x e x ＝e ln x －x ，x ＋ln x ＝ln(x e x )，x －ln x ＝ln e xx(2)三种基本模式①积型：a e a≤b ln b――→三种同构方式a e a ≤(lnb )e ln b ――→构造f （x ）＝x e x，a ln e a ≤b ln b ――→构造f （x ）＝x ln x ，a ＋ln a ≤lnb ＋ln（ln b ）――→构造f （x ）＝x ＋ln x .②商型：e aa ＜b ln b ――→三种同构方式同左：e aa ＜e ln bln b ――→构造f （x ）＝e xx ，同右：e a ln e a＜b ln b ――→构造f （x ）＝x ln x，a －ln a ＜ln b －ln（ln b ）――→构造f （x ）＝x －ln x .③和差型：e a ±a ＞b ±ln b――→两种同构方式a ±a ＞e lnb ±ln b ――→构造f （x ）＝e x ±x ，a ±ln e a ＞b ±ln b ――→构造f （x ）＝x ±ln x .题型一积型例1(1)已知实数α，β满足αe α－3＝1，β(ln β－1)＝e 4，其中e 是自然对数的底数，则αβ的值为________.(2)设实数m >0，若对任意的x ≥e，不等式x 2lnx －m xm e ≥0恒成立，则m 的最大值为________.训练1(1)设实数λ>0，对任意的x >1，不等式λe λx ≥ln x 恒成立，则λ的取值范围为________.(2)已知函数f (x )＝e mx ＋x －x ln x (m ≥0)，设函数f (x )的导函数为f ′(x )，讨论f ′(x )零点的个数.题型二商型例2(1)已知函数f (x )＝ln xx，g (x )＝x e －x ，若存在x 1∈(0，＋∞)，x 2∈R ，使得f (x 1)＝g (x 2)＝k (k <0)成立，则212)(x x e x的最大值为________.(2)已知函数f (x )＝a e x ln x ，g (x )＝x 2＋x ln a ，a >0.设函数h (x )＝g (x )－f (x )，若h (x )>0对任意的x ∈(0，1)恒成立，则实数a 的取值范围是________.训练2已知函数f (x )＝ln e ax－1eax，若不等式f (x )≥ln x －1x 对x ∈(0，e]恒成立，求a 的取值范围.题型三和差型例3已知函数f (x )＝a e x －1－ln x ＋ln a ，若f (x )≥1，求a 的取值范围.训练3设函数f (x )＝e x －ln(x ＋a )，a ∈R .当x ∈(－a ，＋∞)时，f (x )≥a 恒成立，求a 的最大值.类型六：指数、对数均值不等式知识拓展对数与指数均值不等式结论1对任意的a，b＞0(a≠b)，有ab＜a－bln a－ln b＜a＋b2.证明不妨设a＞b＞0(0＜a＜b时同理可得)首先，由ab＜a－bln a－ln b等价于ln a－ln b＜a－bab，即lnab＜ab－1ab.令x＝ab＞1，只要证ln x2＜x2－1x，即证2x ln x－x2＋1＜0.令f(x)＝2x ln x－x2＋1(x＞1)，则f′(x)＝2ln x＋2－2x，f″(x)＝2x－2＜0，f′(x)在(1，＋∞)单调递减，f′(x)＜f′(1)＝0，f(x)在(1，＋∞)单调递减，即f(x)＜f(1)＝0.故ab＜a－bln a－ln b.其次，a－bln a－ln b＜a＋b2等价于ln a－ln b＞2(a－b)a＋b，即ln ab＞1)1(2+-baba.令x＝ab＞1，只要证ln x＞2(x－1)x＋1，即证(x＋1)ln x－2x＋2＞0.设g(x)＝(x＋1)ln x－2x＋2(x＞1)，同理可证g(x)在(1，＋∞)单调递增，有g(x)＞g(1)＝0.故a－bln a－ln b＜a＋b2.结论2对任意实数m ，n (m ≠n )，有22n m n m n m e e n m e e e+<--<+证明在指数均值不等式中，令e m ＝a ，e n ＝b ，则m ＝ln a ，n ＝ln b ，从而可得对数均值不等式.题型一对数均值不等式的应用例1已知函数f (x )＝1x －x ＋a ln x .(1)讨论f (x )的单调性；(2)若f (x )存在两个极值点x 1，x 2，证明：f (x 1)－f (x 2)x 1－x 2＜a －2.训练1若函数f (x )＝ln x －ax 有两个不同的零点x 1，x 2，证明：x 1x 2＞e 2.(注：此题用对数均值不等式证明)题型二指数均值不等式例2已知函数f(x)＝e x－ax(a>1)有两个不同的零点x1，x2，x1<x2，求证：x1＋x2>2.训练2已知a∈R，函数f(x)＝2ln(x－2)＋a(x－2)2，若函数f(x)的两个相异零点x1，x2，求证：x1x2＋4>2(x1＋x2)＋e.。
2021学年高考数学（理）清北尖子生培优最新典型剖析：导数的综合应用姓名：__________________ 班级：______________ 得分：_________________注意事项：一、选择题（在每小题所给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1．（2020·全国高三课时练习（理））当[2,1]x ∈-时，不等式32430ax x x -++≥恒成立，则实数a 的取值范围是（ ） A ．[5,3]--B ．9[6,]8--C ．[6,2]--D ．[4,3]--2．（2019·湖北东西湖华中师大一附中高三其他（理））已知函数()2ln 2,0,3,0,2x x x x f x x x x ->⎧⎪=⎨+≤⎪⎩，()1g x kx =-，()f x 的图像上有且仅有四个不同的点关于直线1y =-的对称点在()g x 的图像上，则k 的取值范围是（ ）A ．13,34⎛⎫⎪⎝⎭B ．13,24⎛⎫⎪⎝⎭C ．1,13⎛⎫ ⎪⎝⎭D ．1,12⎛⎫ ⎪⎝⎭3．（2020·嘉祥县第一中学高三其他）设函数()f x '是函数()()f x x R ∈的导函数，当0x ≠时，()()30f x f x x'+<，则函数()()31g x f x x =-的零点个数为（ ）A ．3B ．2C ．1D ．04．（2020·河南南阳高三二模（理））已知函数()x xf x e =，关于x 的方程1()()f x m f x -=有三个不等实根，则实数m 的取值范围是（ ）A ．1(,)e e-+∞B ．1(,)e e-+∞C ．1(,)e e-∞-D ．1(,)e e-∞-5．（2020·安徽屯溪一中高二期中（理））函数()ln xf x x e=-的零点个数为（ ）A ．0B ．1C ．2D ．36．（2020·全国高三课时练习（理））已知函数()ln af x x a x=-+在[]1,e x ∈上有两个零点，则a 的取值范围是（ ）A ．e ,11e ⎡⎤-⎢⎥-⎣⎦B ．e ,11e ⎡⎫⎪⎢-⎣⎭C ．e ,11e ⎡⎫-⎪⎢-⎣⎭D ．[)1,e - 7．（2020·甘肃城关兰州一中高三三模（理））已知函数()x xf x xe e =-，函数()g x mx m =-（0m >），若对任意的1[22]x ∈-，，总存在2[22]x ∈-，使得12()()f x g x =，则实数m 的取值范围是（） A ．21[3,]3e --B ．2[,)e +∞C ．21[,]3eD ．1[,)3+∞8．（2020·吉化第一高级中学校高三其他（理））已知函数18ln (,)y a x x e e ⎡⎤=+∈⎢⎥⎣⎦的图象上存在点P ，函数22y x =--的图象上存在点Q ，且P ，Q 关于x 轴对称，则a 的取值范围是（ ）A ．2[68ln 2,6]e --B ．2[6,)e -+∞C ．2110,e ⎡⎫++∞⎪⎢⎣⎭ D ．2168ln 2,10e ⎡⎤-+⎢⎥⎣⎦9．（2020·安徽金安六安一中高三其他（理））若函数()ln f x x x h =-++，在区间1,e e⎡⎤⎢⎥⎣⎦上任取三个实数a ，b ，c 均存在以()f a ，f b ，()f c 为边长的三角形，则实数h 的取值范围是（ ）A ．11,1e ⎛⎫-- ⎪⎝⎭B ．11,3e e ⎛⎫--⎪⎝⎭C ．11,e ⎛⎫-+∞⎪⎝⎭D ．()3,e -+∞10．（2020·陕西高三其他（理））已知函数1()1,0x x f x xe x -≤=+>，点,A B 是函数()f x 图象上不同 两点，则AOB ∠（O 为坐标原点）的取值范围是（ ） A ．(0,)4π B ．(0,]4πC ．(0,)3πD ．(0,]3π。
高考数学压轴题系列：导数压轴小题100题一、单选题1．已知数列中，，若对于任意的，不等式恒成立，则实数的取值范围为（）A．B．C．D．2．已知实数，满足，则的值为（）A．B．C．D．3．定义在上的函数，单调递增，，若对任意，存在，使得成立，则称是在上的“追逐函数”.若，则下列四个命题：①是在上的“追逐函数”；②若是在上的“追逐函数”，则；③是在上的“追逐函数”；④当时，存在，使得是在上的“追逐函数”.其中正确命题的个数为（）A．①③B．②④C．①④D．②③4．若，恒成立，则的最大值为（）A．B．C．D．5．设，，若三个数，，能组成一个三角形的三条边长，则实数m 的取值范围是A．B．C．D．6．已知定义域为的函数的图象是连续不断的曲线，且，当时，，则下列判断正确的是（）A．B．C．D．7．不等式对任意恒成立，则实数的取值范围（）A．B．C．D．8．若函数的图象与曲线C:存在公共切线，则实数的取值范围为（）A．B．C．D．9．设函数（，e为自然对数的底数）.定义在R上的函数满足，且当时，.若存在，且为函数的一个零点，则实数a的取值范围为( )A．B．C．D．10．已知函数在上可导，其导函数为，若满足：当时，>0，，则下列判断一定正确的是( )A．B．C．D．11．已知函数有两个零点，则的取值范围为（）A．B．C．D．12．已知函数，方程有四个不同的根，记最大的根的所有取值为集合，若函数有零点，则的取值范围是（）A．B．C．D．13．设函数的定义域为D，若满足条件：存在，使在上的值域为，则称为“倍缩函数”.若函数为“倍缩函数”，则实数t的取值范围是( )A．B．C．D．14．设定义在R上的函数f(x)是最小正周期为2π的偶函数，f'(x)是f(x)的导函数，当x∈[0，π]时，0≤f(x)≤1；当x∈(0，π)且x≠时，，则函数y=f(x)-|sinx|在区间上的零点个数为( )A．4 B．6 C．7 D．815．已知函数是定义在上的可导函数，且对于，均有，则有（）A．B．C．D．16．已知函数，若函数的图象上存在点，使得在点处的切线与的图象也相切，则的取值范围是A．B．C．D．17．已知函数，对任意的实数，，，关于方程的的解集不可能是（）A．B．C．D．18．设函数，其中，若仅存在两个正整数使得，则的取值范围是A．B．C．D．19．己知函数，若关于的方程恰有3个不同的实数解，则实数的取值范围是( ）A．B．C．D．20．已知函数为定义域R上的奇函数，且在R上是单调递增函数，函数，数列为等差数列，且公差不为0，若，则( ) A．45 B．15 C．10 D．021．设函数，函数，若对任意的，总存在，使得，则实数的取值范围是（）A．B．C．D．22．已知函数，若x＝2 是函数f(x)的唯一的一个极值点，则实数k的取值范围为()A．(－∞，e]B．[0，e]C．(－∞，e)D．[0，e)23．设在的导函数为，且当时，有(k为常数)，若，则在区间内，方程的解的个数为（）A．0 B．1 C．0或1 D．424．设函数，函数，若对任意的，总存在，使得，则实数的取值范围是（）A．B．C．D．25．已知函数，，若成立，则的最小值是（ ）A ．B ．C ．D ．26．已知函数，则函数的零点的个数为（ ）A ．B ．C ．D ．27．已知函数函数有两个零点，则实数的取值范围为（ ）A ．B ．C ．D ．28．已知当()1,x ∈+∞时，关于x 的方程()ln 21x x k xk+-=-有唯一实数解，则k 值所在的范围是（ ）A ．()3,4B ．()4,5C ．()5,6D ．()6,729．已知函数满足，若对任意正数都有，则的取值范围是 （ ）A ．B ．C ．D ．30．已知，若方程有一个零点，则实数的取值范围是（ ）A ．B ．C ．D ．31．函数的定义域为D ，若对于任意的，，当时，都有，则称函数在D 上为非减函数设函数在上为非减函数，且满足以下三个条件：；；，则等于。
第9讲 导数与函数压轴小题10类（2）【题型一】 导数中的“距离”1：利用同底指数和对数关于y=x 对称关系（原函数与反函数）【典例分析】设点P 在曲线x y e =上，点Q 在曲线()110y x x=->上，则PQ 的最小值为 A )21e - B )21e -C 2D 2【答案】D【分析】如图所示，PQ 与直线y x =相交于M ，P 关于y x =的对称点P'在ln x 上，根据切线与y x =平行得到22'2PQ MQ MP =+≥+=. 【详解】如图所示：PQ 与直线y x =相交于M ，P 关于y x =的对称点P'在ln x 上.则'PQ MQ MP =+ 设()1ln 1x g x x =+-，则()22111'x g x x x x-=-=，故()g x 在()0,1上单调递减，在()1,+∞上单调递增，()10g =， 故()()00g x g ≥=恒成立，即1ln 1x x≥-恒成立.ln y x =的导函数1'y x =，()110y x x =->的导函数21'y x=，当两条切线与y x =平行时，都有1x =，()1,0到直线y x =的距离为22.故22'222PQ MQ MP =+≥+=，当()0,1P ，()1,0Q 时等号成立.故选：D .【变式演练】1.已知,a b +∈∈R R ,e 为自然对数的底数，则()()221ln 22a e b a b ⎡⎤-+-⎢⎥⎣⎦的最小值为A ．()21ln 2- B ．22(1ln 2)-C ．1ln2+D 2(1ln 2)-【答案】B 【详解】 函数()12x f x e =和函数()ln 2g x x =互为反函数，图像关于y x =对称.令()()11,ln 2,ln 212x f x e x f ='===，切线方程为1ln 2,1ln 20y x x y -=--+-=，和直线0x y -=1ln 22-，故()()221ln 22a e b a b ⎡⎤-+-⎢⎥⎣⎦的最小值为()221ln 2-，此时ln 21a b ==，，故选B. 点睛：本题主要考查函数导数与最值问题，考查互为反函数的两个函数间的最值问题.首先观察要求最小值的式子()221ln 22a e b a b ⎡⎤-+-⎢⎥⎣⎦，第一个部分可以看作两个互为反函数的函数()12x f x e =和函数()ln 2g x x =，这两个函数图像关于y x =对称，可以利用导数求得对应图像上两点的距离的最小值.2.若直线x a =与两曲线e ,ln x y y x ==分别交于,A B 两点，且曲线e x y =在A 点处的切线为m ，曲线ln y x =在B 点处的切线为n ，则下列结论：①()0,a ∞∃∈+，使//m n ；①当//m n 时，AB 取得最小值； ①AB 的最小值为2；①2ln2log e AB >+． 其中所有正确结论的序号是（ ） A ．①B ．①①①C. ①①①D. ①①① 【答案】C 【分析】先利用导数求得,m n 两条切线方程，令()m n g x k k =-,可知()10,102g g ⎛⎫=<> ⎪⎝⎭，故存在零点，①正确；ln a AB e a =-，通过求导讨论单调性可知AB 有最小值，进而可以判断最小值范围，①正确，①错误；通过判断0a 与ln 2大小可判断出①正确. 【详解】由直线x a =与两曲线e ,ln x y y x ==分别交于,A B 两点可知：0a >曲线e x y =上A 点坐标(),a a e ，可求导数e x y '=，则切线m 斜率am k e =，可知切线m ：()a a y e e x a -=-.曲线ln y x =上B 点坐标(),ln a a ，可求导数1y x '=，则切线n 斜率1n k a=. 令m n k k =，则1ae a =，令()()10xg x e x x =->，()12120,1102g e g e ⎛⎫=-<=-> ⎪⎝⎭，由零点存在定理，1,12a ⎛⎫∃∈ ⎪⎝⎭使()0g x =，即()0,a ∞∃∈+，使m n k k =，即//m n ，故①正确.ln a AB e a =-，令()()()1ln 0,a a h a e a a h a e a '=->∴=-，由()g x 同理可知有01,12a ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭，使001a e a =，令()()0000h a a a h a a a ⎧>⇒>⎪⎨<⇒<<''⎪⎩，()h a ∴在0a a =处取最小值，即当//m n 时，AB 取得最小值，故①正确. 000000min min 000111ln ,,ln ln ,a a AB e a e a a AB a a a a =-=∴==-∴=+是对勾函数，在01,12a ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭上是减函数，min min 11151,2,11222AB AB ⎛⎫⎪⎛⎫∴∈++⇒∈ ⎪ ⎪⎝⎭ ⎪⎝⎭，故①错误.0ln 200011,2,e 2,ln 22a a e a a >∴<∴<=∴<，200ln 2ln 11ln 2ln ln 2ln 2ln2log e e a e a =+>∴+=++，故①正确.故选：C.3.已知点P 为函数()ln f x x =的图象上任意一点，点Q 为圆2211x e y e ⎡⎤⎛⎫-++= ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦上任意一点，则线段PQ 的长度的最小值为A 21e e +-B 221e e +-C 21e e --D ．11e e+-【答案】A 【分析】将PQ 的最小值，转化为P 到圆心的最小距离再减去半径来求得PQ 的最小值.设出函数ln x 上任意一点的坐标，求得圆心C 的坐标，利用两点间的距离公式求得PC 的表达式，利用导数求得这个表达式的最小值，再减去1求得PQ 的最小值. 【详解】依题意，圆心为1,0C e e ⎛⎫+ ⎪⎝⎭，设P 点的坐标为(),ln x x ，由两点间距离公式得()222222111ln 2ln PC x e x x e x e x e e e ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-++=-++++ ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦，设()222112ln f x x e x e x e e ⎛⎫⎛⎫=-++++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，()12ln 22x f x x e e x ⎛⎫=-++ ⎪⎝'⎭()ln 122x x e xe ⎛⎫=-+- ⎪⎝⎭，令'0f x解得x e =，由于'2ln 1ln x xx x -⎛⎫= ⎪⎝⎭，可知当()0,x e ∈时，ln x x 递增，(),x e ∈+∞时，'ln 0x x ⎛⎫< ⎪⎝⎭，ln x x 递减，故当x e =时取得极大值也是最大值为1e ，故ln 10x x e -≤，故()0,x e ∈时，0x e -<且ln 10x x e-<，所以()'0f x <，函数单调递减.当(),x e ∈+∞时，()()2'22ln 1x x f x x -+⎡⎤=⎣'⎦，()2'2121ln 12x xx x x x--+=-=，当x e >时，()'2ln 10x x -+>，即2ln 1x x -+单调递增，且22ln 10e e e -+=>，即()''0f x ⎡⎤>⎣⎦，()'f x 单调递增，而()'0f e =，故当(),x e ∈+∞时，()'0f x >函数单调递增，故函数在x e =处取得极小值也是最小值为()211f e e =+，故PC 22111e e ++=此时22111e e ePQ ++-=-=故选A.【题型二】 导数中的“距离”2：构造型距离【典例分析】已知实数a b c d ,,,满足1211c a c de b --==-，其中e 是自然对数的底数，则()()22a cb d -+-的最小值为 A ．18 B ．12 C ．10 D ．8【答案】D 【分析】由已知得点(,)a b 在直线2y x =-上，点(,)c d 在曲线2x y x e =-上，()()22a cb d -+-的几何意义就是直线2y x =-到曲线2x y x e =-上点的距离最小值的平方，由此能求出()()22a cb d -+-的最小值.【详解】实数a b c d ,,,满足1211ca c de b --==-，2,2c d c e b a ∴=-=-， ∴点(,)a b 在直线2y x =-上，点(,)c d 在曲线2x y x e =-上，()()22a cb d -+-的几何意义就是直线2y x =-到曲线2x y x e =-上点的距离最小值的平方，考查曲线2x y x e =-平行于直线2y x =-的切线，12x y e '=-，令121x y e '=-=-，解得0x =，切点为(0,2)-， 该切点到直线2y x =-的距离2211d ==+()()22a cb d -+-的最小值为28d =.故选：D【变式演练】1.若实数a b c d ,,,满足22ln 341a a c b d--==22()()a c b d -+- ）A (1ln 2)10-B (1ln 2)10+C (3ln 2)10-D (3ln 2)10+【答案】A 【解析】 【分析】将题目所给方程，转化为点(),P a b 是曲线()()22ln 0f x x x x =->上的点，(),Q c d 是直线34y x =-上的点，而题目所求表示为PQ 的最小值，利用平移求切线的方法，结合点到直线的距离公式，求得PQ 的最小值. 解：①22ln 341a a c b d--==，①点(),P a b 是曲线()()22ln 0f x x x x =->上的点，(),Q c d 是直线34y x =-上的点，①22||()()PQ a c b d -+-PQ 最小，当且仅当过曲线22ln y x x =-上的点(),P a b 且与34y x =-平行时． ①()()2220x f x x x -'=>，由()0f x >′得，1x >；由()0f x <′得01x <<． ①当1x =时，()f x 取得极小值．由2223x x-=，可得2x = （负值舍去）①点()2,42ln 2P -到直线34y x =-的距离为2(1ln 2)1013d -+A ． 2.设()2222ln 144a a D x a x ⎛⎫=-+-+ ⎪⎝⎭.()a R ∈，则D 的最小值为A 2B ．1C 2D ．2【答案】C 【详解】由题可得：设21()ln ,()4f x xg x x ==，所以D 为()g x 上任意一点到()f x 上任一点及抛物线焦点的距离之和，22(ln 1)x x +-令22()(ln 1)h x x x =+-，ln 1'()2x h x x x -⎡⎤=+⎢⎥⎣⎦，显然在[0,1]递减，[1,)+∞递增所以min ()(1)2h x h ==22(ln 1)x x +-23.已知实数a b c d ,,,满足211a a e cb d --=-，其中e 是自然对数的底数，则22()()ac bd -+-的最小值为A ．8B ．10C ．12D ．18【答案】A 【详解】点(,)a b 看作曲线2x y x e =- 上点P ；点(,)c d 看作直线2y x =-+ 上点Q ；则()()22a cb d -+-为2||PQ ,由1210,2x y e x y =-=-⇒==-' ，所以22(2)2||(82PQ --+≥=，选A.【题型三】 导数中的“距离”3：其他距离【典例分析】已知函数()ln 1f x x =+，()122x g x e -=，若()()f m g n =成立，则m n -的最小值是A ．1ln 22+B ．2e -C ．1ln 22-D 12e【答案】A 【详解】分析：设()()f m g n t ==，则0t >，把,m n 用t 表示，然后令()h t m n =-，由导数求得()h t 的最小值． 详解：设()()f m g n t ==，则0t >，1t m e -=，11ln ln ln 2222t n t =+=-+，①11ln ln 22t m n e t --=-+-，令11()ln ln 22t h t e t -=-+-，则11'()t h t et -=-，121"()0t h t e t-=+>，①'()h t 是(0,)+∞上的增函数， 又'(1)0h =，①当(0,1)t ∈时，'()0h t <，当(1,)t ∈+∞时，'()0h t >，即()h t 在(0,1)上单调递减，在(1,)+∞上单调递增，()h 1是极小值也是最小值， 1(1)ln 22h =+，①m n -的最小值是1ln 22+．【变式演练】1.设函数()()1xf x e a x b =+-+在区间0,1上存在零点，则22a b +的最小值为（ ）A ．eB 2C ．7D ．3e【答案】B 【分析】设t 为()f x 在0,1上的零点，可得(1)0t e a t b +-+=，转化为点(,)a b 在直线(1)0t t x y e -++=上，根据22a b +的几何意义，可得2222(1)1t e a b t +≥-+，令22()(1)1t e g t t =-+，利用导数求得函数的单调性和最值，即可得答案. 【详解】设t 为()f x 在0,1上的零点，则(1)0t e a t b +-+=，所以(1)0t t a b e -++=，即点(,)a b 在直线(1)0t t x y e -++=，又22a b +表示点(,)a b 222(1)1t e a b t +≥-+即2222(1)1te a b t +≥-+，令22()(1)1t e g t t =-+，可得2222222222(22)(22)2(33)()(22)(22)t t t e t t e t e t t g t t t t t +----+'==+-+-， 因为220,330t e t t >-+>，所以()0g t '>，得()g t 在0,1上为单调递增函数， 所以当t =0是，min 2()(0)g t g == 所以22a b +的最小值为22.故选：B. 2.已知函数()()()2221ln 21ln 2f x x x m x x m =++-+++，若存在实数0x ，使得()02f x ≤成立，则实数m 的所有可能取值构成的集合为__________. 【答案】{}1 【分析】()()()222221ln 21ln 2[(1)](ln )f x x x m x x m x m x m =++-+++=--+-，看成点(,ln )x x 到点(1,)m m -的距离的平方，转化为一个点在函数()ln g x x =上，一个点在直线1y x =+上，根据导数的几何意义及切线的应用可以求出()2f x ≥，再利用取等号的条件求出m 【详解】解：()()()222221ln 21ln 2[(1)](ln )f x x x m x x m x m x m =++-+++=--+-，则看成点(,ln )x x 到点(1,)m m -的距离的平方，其中点(,ln )x x 在函数()ln g x x =上，点(1,)m m -在直线1y x =+上， 由()ln g x x =，得'1()g x x=，令'()1g x =，则1x =，(1)0g =，设(1,0)A ， 所以函数()ln g x x =在点(1,0)A 处的切线与直线1y x =+平行，所以点(1,0)A 到直线1y x =+的距离，即点(,ln )x x 到点(1,)m m -的距离的最小值， 点(1,0)A 到直线1y x =+的距离为22d == 所以()2f x ≥，过点(1,0)A 且垂直直线1y x =+的直线方程为1y x =-+，由11y x y x =-+⎧⎨=+⎩，得01x y =⎧⎨=⎩，当且仅当10m -=，即0x =时，()2f x =， 所以1m =，所以实数m 的所有可能取值构成的集合为{}1，故答案为：{}13.已知P 是曲线3133:22C y x x x ⎛⎫=--≤≤⎪⎝⎭上的点，Q 是曲线2C 上的点，曲线1C 与曲线2C 关于直线24y x =+对称，M 为线段PQ 的中点，O 为坐标原点，则||OM 的最小值为________． 25【分析】画出函数3y x x =-及其关于24y x =+对称的曲线的简图，根据图像，分别过P ，Q 作24y x =+的平行线，如图虚线，由于中点在图中两条虚线的中间线上，要中点到原点的距离最小需要左边最近，右边最远，因此当两条虚线是如图所示曲线的切线时，此时切点分别是P ，Q ，此时P ，Q 的中点M 到原点O 的距离最小，利用相切求得切点坐标，即得解．【详解】2'31(31)(31)y x x x =-=+-,∴函数3y x x =-在3333,()22(-，单调递增，33)(，单调递减.。
5.2 导数的运算考点一 初等函数求导【例1】（2020·林芝市第二高级中学高二期末（文））求下列函数的导函数.（1）()3224f x x x =-+（2）()32113f x x x ax =-++（3）()cos ,(0,1)f x x x x =+∈ （4）2()3ln f x x x x =-+-（5）sin y x = （6）11x y x +=-【答案】(1)2()68f x x x =-+ (2)2()2f x x x a '=-+ (3)()sin 1f x x '=-+ (4)1()23f x x x'=--+ (5)cos y x '= (6)22(1)y x '=--【解析】（1）由()3224f x x x =-+，则()'268f x x x =-+；（2）由()32113f x x x ax =-++，则()'22f x x x a =-+；（3）由()cos ,(0,1)f x x x x =+∈ ，则()1sin ,(0,1)f x x x =-∈；（4）由2()3ln f x x x x =-+-，则'1()23f x x x=-+-；（5）由sin y x =，则 'cos y x =；（6）由11x y x +=-，则'''22(1)(1)(1)(1)2(1)(1)x x x x y x x +⨯--+⨯-==---.【一隅三反】1．（2020·西藏高二期末（文））求下列函数的导数.（1）2sin y x x =；（2）n 1l y x x=+；（3）322354y x x x =-+-.【答案】（1）22sin cos y x x x x '=+（2）211y x x'=-（3）2665y x x '=-+【解析】（1）2sin y x x =22sin cos y x x x x '=+（2）n 1l y x x =+211y x x'=-（3）322354y x x x x =-+-2665y x x '=-+2．（2020·通榆县第一中学校高二月考（理））求下列函数的导数：（Ⅰ）22ln cos y x x x =++；（Ⅱ）3e x y x =.【答案】（Ⅰ）14sin x x x+-；（Ⅱ）()233e xx x +.【解析】（Ⅰ）由导数的计算公式，可得()212(ln )(cos )4sin y x x x x x x'=++=+-'''.（Ⅱ）由导数的乘法法则，可得()()()3323e e 3e x xx y x x xx ''=+=+'.3．（2020·山东师范大学附中高二期中）求下列函数在指定点的导数：（1）4ln(31)y x =++ ，1x =； （2）2cos 1sin x y x=+，π2x =．【答案】（1）12x y ='=（2）21ln 2x y π==+'【解析】（1）321231y x x -'=-++，12x y ='=（2）21sin y x+'=，21ln2x y π==+'考点二 复合函数求导【例2】．（2020·凤阳县第二中学高二期末（理））求下列函数的导数：（1）2=e x y ；（2）()313y x =-.【答案】（1）22x e ；（2）29(13)x --或281549y x x '=-+-．【解析】（1）2'22e (2)e 22e x x x y x =⋅=⋅='；（2）()()22'313(13)913y x x x =--=--'．或281549y x x '=-+-． 【一隅三反】1．（2020·陕西碑林·西北工业大学附属中学高二月考（理））求下列函数的导数：(1)()*()2+1ny x n N ∈＝，；(2)(ln y x =+；(3)11x x e y e +=-；(4)2)2(+5y xsin x ＝．【答案】（1）()1'221n y n x -=+；（2）'y =；（3）()221xxe y e-'=-；（4）2sin(25)4cos(25)y x x x '=+++.【解析】(1)()()()11'2121'221n n y n x x n x ⋅－－＝＋＋＝＋；（2）1y ⎛=+= ⎝'（3）∵12111xx xe y e e +==+--∴()()222211xxx xe e y e e'-=-=--；（4）()()2sin 254cos 25y x x x =+'++.2．（2020·横峰中学高二开学考试（文））求下列各函数的导数：（1）ln(32)y x =-；（2）()212x x f x ee e -+=++（3）y【答案】（1）332y x '=-；（2）21()2x x f x e e -+'=-+.（3）y '=【解析】（1）因为ln(32)y x =-令32t x =-，ln y t =所以()()1332ln 332y x t t x '''=-⋅=⋅=-（2）()21221,()2x x x x f x e f x ee e e -+-+∴'=-+++= .（3）令212t x =-，则12y t =，所以112211()(4)22y t t t x -'''==⋅=-=；考点三 求导数值【例3】．（2020·甘肃城关·兰州一中高二期中（理））已知函数()f x 的导函数为()'f x ，且满足()3(1)ln f x xf x '=+，则(1)f '=A ．12-B ．12C ．1-D ．e【答案】A【解析】()()31ln f x xf x '=+ ，求导得()()131f x f x''=+，则()()1311f f ''=+，解得()112f '=-.故选：A.【一隅三反】1．（2020·广东湛江·高二期末（文））已知函数()cos x f x x =，则2f π⎛⎫= ⎪⎝⎭'（ ）A ．2π-B ．2πC ．3πD ．3π-【答案】A【解析】()cos x f x x = ，()2sin cos x x x f x x --'∴=，因此，2sin 22222f πππππ⎛⎫⎛⎫--- ⎪ ⎪⎛⎫⎝⎭⎝⎭'-==- ⎪⎝⎭⎛⎫- ⎪⎝⎭.故选：A.2．（2020·四川高二期中（理））若函数()()22co 102s x f x x f x '=++，则6f π⎛⎫' ⎪⎝⎭的值为（ ）A ．0B ．6πC ．3πD ．π【答案】B【解析】因为()()20sin 1f x x f x ''=-+，所以令0x =，则()01f '=，所以()2sin 1f x x x '=-+，则66f ππ⎛⎫'=⎪⎝⎭，故选： B.3．（2020·广西桂林·高二期末（文））已知函数2()f x x x =+，则()1f '=（ ）A ．3B ．0C ．2D ．1【答案】A【解析】由题得()21(1)3f x x f ''=+∴=，.故选：A 考点四 求切线方程【例4】．（2020·郸城县实验高中高二月考（理））已知曲线31433y x =+（1）求曲线在点(2,4)P 处的切线方程；（2）求曲线过点(2,4)P 的切线方程【答案】（1）440x y --=；（2）20x y -+=或440x y --=．【解析】（1）∵2y x '=，∴在点()2,4P 处的切线的斜率2|4x k y ='==，∴曲线在点()2,4P 处的切线方程为()442y x -=-，即440x y --=．（2）设曲线31433y x =+与过点()2,4P 的切线相切于点30014,33A x x ⎛⎫+ ⎪⎝⎭，则切线的斜率020|x x k y x =='=，∴切线方程为()320001433y x x x x ⎛⎫-+=-⎪⎝⎭，即23002433y x x x =⋅-+．∵点()2,4P 在该切线上，∴2300244233x x =-+，即320340x x -+=，∴322000440x x x +-+=，∴()()()2000014110x x x x +-+-=，∴()()200120x x +-=，解得01x =-或02x =．故所求切线方程为440x y --=或20x y -+=．【一隅三反】1．（2020·黑龙江大庆实验中学高三月考（文））曲线2xy x =-在点()1,1-处的切线方程为A ．21y x =-+B ．32y x =-+C ．23y x =-D ．2y x =-【答案】A【解析】2xy x =-的导数为22'(2)y x =--，可得曲线22y x =-在点()1,1-处的切线斜率为1'|2x k y ===-，所以曲线2xy x =-在点()1,1-处的切线方程为12(1)y x +=--，即21y x =-+，故选A.2．（2020·河南高三其他（理））曲线()21ln 22y x x =-在某点处的切线的斜率为32-，则该切线的方程为（）A ．3210x y +-=B ．3210x y ++=C ．6450x y +-=D ．12870x y +-=【答案】D【解析】求导得1y x x '=-，根据题意得132y x x '=-=-，解得2x =-（舍去）或12x =，可得切点的坐标为11,28⎛⎫⎪⎝⎭，所以该切线的方程为131822y x ⎛⎫-=-- ⎪⎝⎭，整理得12870x y +-=.故选：D.3．（2020·北京高二期末）过点P （0，2）作曲线y ＝1x 的切线，则切点坐标为（ ）A ．（1，1）B ．（2，12）C ．（3，13）D ．（0，1）【答案】A【解析】设切点001(,)x x ,022001112(0)y x x x x '=-∴-=--Q 01x ∴=,即切点(1,1)故选：A4．（2020·吉林洮北·白城一中高二月考（理））已知函数f(x)＝x 3－4x 2＋5x －4．(1)求曲线f(x)在点(2，f(2))处的切线方程；(2)求经过点A(2，－2)的曲线f(x)的切线方程．【答案】（1）x －y －4＝0（2）x －y －4＝0或y ＋2＝0【解析】(1)∵f′(x)＝3x 2－8x ＋5，∴f′(2)＝1，又f(2)＝－2，∴曲线f(x)在点(2，f(2))处的切线方程为y －(－2)＝x －2，即x －y －4＝0．(2)设切点坐标为(x 0，x 03－4x 02＋5x 0－4)，∵f′(x 0)＝3x 02－8x 0＋5，∴切线方程为y －(－2)＝(3x 02－8x 0＋5)(x －2)，又切线过点(x 0，x 03－4x 02＋5x 0－4)，∴x 03－4x 02＋5x 0－2＝(3x 02－8x 0＋5)(x 0－2)，整理得(x 0－2)2(x 0－1)＝0，解得x 0＝2或x 0＝1，∴经过A(2，－2)的曲线f(x)的切线方程为x －y －4＝0或y ＋2＝0．考点五 利用切线求参数【例5】．（2020·全国高三其他（理））已知曲线()ln xy e ax x =-在点()1,ae 处的切线方程为y kx =，则k =（）A ．1-B ．0C ．1D ．e【答案】D【解析】令()()ln xy f x eax x ==-，则()()1ln x xf x e ax x e a x'=-+-（，所以()12f ea e ='-，因为曲线()ln xy eax x =-在点()1,ae 处的切线方程为y kx =，所以该切线过原点，所以()12f ea e ae ='-=，解得1a =，即k e =.故选：D.【一隅三反】1．（2020·岳麓·湖南师大附中月考）已知函数()2ln xf x ax x=-，若曲线()y f x =在()()1,1f 处的切线与直线210x y -+=平行，则a =______.【答案】12-【解析】因为函数()2ln x f x ax x =-，所以()21ln 2xf x ax x-'=-，又因为曲线()y f x =在()()1,1f 处的切线与直线210x y -+=平行，所以()1122f a '=-=，解得12a =-，故答案为：12-2．（2020·安徽庐阳·合肥一中高三月考（文））曲线(1)x y ax e =+在点（0，1）处的切线的斜率为2，则a ＝_____.【答案】1【解析】 (1)x y ax e =+，∴(1)x y ax a e '=++ 012x y a =∴=+='，1a \=.故答案为：1.3．（2020·山东莱州一中高二月考）已知直线y x b =+是曲线3x y e =+的一条切线，则b =________.【答案】4【解析】设()3xf x e =+，切点为()00,+3xx e ，因为()xf x e '=，所以01x e =，解得00x =，所以0034y e =+=，故切点为(0,4)，又切点在切线y x b =+上，故4b =.故答案为：4。
2021年高考数学备考艺体生百日冲刺专题2.6导数第一问导数类问题是高考数学中的必考题，其中主观题往往也是压轴题，主要考查的形式有以下五个：①考查导数的几何意义，涉及求曲线切线方程的问题；②利用导数证明函数单调性或求单调区间问题；③利用导数求函数的极值最值问题；④关于不等式的恒成立问题；⑤研究函数零点的个数或根据函数零点情况研究参数（范围）等.一、利用导数研究函数的单调性1．利用导数求函数区间的步骤：一求定义域，二求导数为零的根，三在定义域内分区间研究单调性；2．利用函数单调性与对应导数值关系，进行等价转化．如增函数可转化为对应区间上导数值非负；减函数可转化为对应区间上导数值非正；3．利用导数积与商运算法则规律，构造函数研究函数单调性，如()()0xf x f x '+>可转化为(())0xf x '>()()0xf x f x '->可转化为()()0f x x'> 二、利用导数研究函数的极值、最值1．运用导数求可导函数()y f x =的极值的步骤：（I ）先求函数的定义域，再求函数()y f x =的导数()f x '；（II ）求方程()0f x '=的根；（III ）检查()f x '在方程根的左右的值的符号，如果左正右负，那么()f x 在这个根处取得极大值，如果左负右正，那么()f x 在这个根处取得极小值．2．求函数()f x 在区间[,]a b 上的最大值与最小值的步骤：（I ）首先确定函数()f x 在区间[,]a b 内连续，在(,)a b 内可导；（II ）求函数()f x 在(,)a b 内的极值；（III ）求函数()f x 在区间端点的值(),()f a f b ；（4）将函数()f x 的各极值与(),()f a f b 比较，其中最大的一个是最大值，最小的一个是最小值．3．已知函数最值求参数，需正确等价转化．如函数()f x 最大值为2，则等价转化为：()2f x ≤恒成立且()2f x =有解．【典例1】（2020·山东海南省高考真题）已知函数1()e ln ln x f x a x a -=-+．（1）当a e =时，求曲线y =f （x ）在点（1，f （1））处的切线与两坐标轴围成的三角形的面积；（2）若f （x ）≥1，求a 的取值范围．【典例2】（2020·天津高考真题）已知函数3()ln ()f x x k x k R =+∈，()f x '为()f x 的导函数．（Ⅰ）当6k =时，（i ）求曲线()y f x =在点(1,(1))f 处的切线方程；（ii ）求函数9()()()g x f x f x x'=-+的单调区间和极值； 【规律方法】1.求曲线切线方程的一般步骤是： （1）求出在处的导数，即在点出的切线斜率（当曲线在处的切线与轴平行时，在 处导数不存在，切线方程为）；（2）由点斜式求得切线方程.2.特别提醒：①在求切线方程问题时，注意区别在某一点和过某一点解题步骤的不同；②在研究单调性及极值最值问题时常常会涉及到分类讨论的思想，要做到不重不漏； ③不等式的恒成立问题属于高考中的难点，要注意问题转换的等价性.【典例3】（2020·全国高考真题（文））已知函数()(2)xf x e a x =-+.（1）当1a =时，讨论()f x 的单调性；【典例4】（2020·全国高考真题（文））已知函数32()f x x kx k =-+．（1）讨论()f x 的单调性；()y f x =0x x =()y f x =P 00(,())x f x ()y f x =P y 0x x ='00()()y y f x x x -=•-（2）若()f x 有三个零点，求k 的取值范围．【总结提升】利用导数求函数单调区间的方法(1)当导函数不等式可解时，解不等式f ′(x )＞0或f ′(x )＜0求出单调区间．(2)当方程f ′(x )＝0可解时，解出方程的实根，按实根把函数的定义域划分区间，确定各区间f ′(x )的符号，从而确定单调区间．(3)若导函数的方程、不等式都不可解，根据f ′(x )结构特征，利用图象与性质确定f ′(x )的符号，从而确定单调区间．温馨提醒：所求函数的单调区间不止一个，这些区间之间不能用并集“∪”及“或”连接，只能用“，”“和”字隔开．【典例5】（2019·全国高考真题（文））已知函数f （x ）=2sin x －x cos x －x ，f′（x ）为f （x ）的导数．（1）证明：f′（x ）在区间（0，π）存在唯一零点；【典例6】（2020·浙江省高考真题）已知12a <≤，函数()e xf x x a =--，其中e =2.71828…为自然对数的底数．（Ⅰ）证明：函数()y f x =在(0)+∞，上有唯一零点； 【总结提升】1.对于含有参数的函数单调性、极值、零点问题,通常要根据参数进行分类讨论,要注意分类讨论的原则：互斥、无漏、最简.解决函数不等式的证明问题的思路是构造适当的函数,利用导数研究函数的单调性或极值破解.2.利用导数讨论函数零点个数、根据恒成立的不等式求解参数范围的问题，通常采用构造函数的方式，将问题转变成函数最值与零之间的比较，进而通过导函数的正负来确定所构造函数的单调性，从而得到最值.【典例7】（2018·全国高考真题（文））已知函数． （1）求曲线在点处的切线方程；（2）证明：当时，．【典例8】（2020·江苏省高考真题）已知关于x 的函数(),()y f x y g x ==与()21x ax x f x e+-=()y f x =()0,1-1a ≥()0f x e +≥()(,)h x kx b k b =+∈R 在区间D 上恒有()()()f x h x g x ≥≥．（1）若()()222 2()f x x x g x x x D =+=-+=∞-∞+，，，，求h (x )的表达式； 【典例9】（2019·全国高考真题（文））已知函数.证明：（1）存在唯一的极值点；【典例10】（2020·全国高考真题（文））已知函数f （x ）=2ln x +1．（1）若f （x ）≤2x +c ，求c 的取值范围；【总结提升】1.对于求不等式成立时的参数范围问题，一般有三个方法，一是分离参数法, 使不等式一端是含有参数的式子，另一端是一个区间上具体的函数，通过对具体函数的研究确定含参式子满足的条件.二是讨论分析法，根据参数取值情况分类讨论，三是数形结合法，将不等式转化为两个函数，通过两个函数图像确定条件.2.不等式的证明问题，着重考查转化与化归思想、分类讨论、及逻辑推理能力与计算能力，对于此类问题，通常要构造新函数，利用导数研究函数的单调性，利用函数的最值，从而得到证明；有时也可分离变量，构造新函数，直接把问题转化为函数的最值问题．1.（2019·全国高考真题（文））已知函数32()22f x x ax =-+.（1）讨论()f x 的单调性；2.（2017·天津高考真题（文））设,a b ∈R ，||1a ≤.已知函数32()63(4)f x x x a a x b =---+，()()x g x e f x =.（Ⅰ）求()f x 的单调区间；3.（2014·天津高考真题（文））已知函数 （1）求的单调区间和极值；4.（2019·湖南雅礼中学高三月考（理））已知函数.（1）求曲线在点处的切线方程； 5．（2019·重庆一中高三月考（文））已知函数（其中e 为自然对数的底）.()(1)ln 1f x x x x =---()fx 232()(0),3f x x ax a x R =->∈()f x ()sin 1f x x x =-()y f x =,22f ππ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭()e ln x f x a x =-（1）若在上单调递增，求实数a 的取值范围；6.（2018·全国高考真题（理））已知函数． （1）若，证明：当时，；7.（2018·全国高考真题（文））已知函数． （1）设是的极值点．求，并求的单调区间；（2）证明：当时，． 8．（2020·河北高三期末（理））已知函数.（1）若，证明：当时，；9．（2020·河南高三期末（文））已知函数，． （1）若不等式对恒成立，求的最小值；10．（2019·全国高考真题（理））已知函数.（1）讨论的单调性；11．（2019·全国高考真题（理））已知函数，为的导数．证明：（1）在区间存在唯一极大值点；12．（2020·湖南雅礼中学高三月考（文））已知函数.（1）若，求函数的所有零点； ()f x [1,2)()2x e x f x a =-1a =0x ≥()1f x ≥()e 1xf x a lnx =--2x =()f x a ()f x 1ea ≥()0f x ≥()2x e x f x a =-1a =0x ≥()1f x ≥()ln f x x x x =+()x x g x e =()()2f x g x ax ≤[)1,x ∈+∞a 32()2f x x ax b =-+()f x ()sin ln(1)f x x x =-+()f x '()f x ()f x '(1,)2π-2()(2)ln 47()f x x x ax x a a =++-+∈R 12a =()f x。
高考数学压轴难题归纳总结提高培优专题-------- 超越方程反解难巧妙构造变简单导数研究超越方程【题型综述】超越方程是包含超越函数的方程，也就是方程中有无法用自变数的多项式或开方表示的函数，与超越方程相对的是代数方程．超越方程的求解无法利用代数几何来进行．大部分的超越方程求解没有一般的公式，也很难求得解析解．在探求诸如 x3 6x 2 9x 10 0 ，x 2 2 ln x x 2 x 2 方程的根的问题时，我们利用导数这一工具和数形结合的数学思想就可以很好的解决． 此类题的一般解题步骤是： 1、构造函数，并求其定义域． 2、求导数，得单调区间和极值点． 3、画出函数草图．4、数形结合，挖掘隐含条件，确定函数图象与 x 轴的交点情况求解．【典例指引】例 1．已知函数 f x ax xlnx 在 x e2 处取得极小值．（1）求实数 a 的值；（ 2 ） 设 F x x2 x 2 lnx f x ， 其 导 函 数 为 F x ， 若 F x 的 图 象 交 x 轴 于 两 点C x1, 0, D x2, 0 且 x1 x2 ，设线段 CD 的中点为 N s, 0 ，试问 s 是否为 F x 0 的根？说明理由．【思路引导】 （1）先求导数，再根据 f e20，解得a1 ，最后列表验证（2）即研究F x1 2x2 0是否成立，因为F x1 2x2 x1x2x14 x21，利用x12 2lnx1 x1 0，x22 2lnx2 x2 0得x1x22lnx1 lnx2 x1 x21 ，所以F x1 2x2 2lnx1 lnx2 x1 x2x14 x2=0，转化为 lnt2t 1t 10．其1中 t x1 ，最后利用导数研究函数 u t lnt 2t 1 单调性，确定方程解的情况x2t 1（2）由（1）知函数 F x x2 2lnx x ．∵函数 F x 图象与 x 轴交于两个不同的点 C x1, 0, D x2, 0 ，（ x1 x2 ），∴ x12 2lnx1 x1 0 ， x22 2lnx2 x2 0 ．两式相减得x1x22lnx1 lnx2x1 x21Fx 2x 2 1．xF x1 2x2 x1x2x14 x21 2lnx1 lnx2x1 x2x14 x2．下解 2lnx1 lnx2 4 0 ．即 ln x1 2 x1 x2 0 ．x1 x2x1 x2x2 x1 x22令tx1 x2，∵ 0x1x2，∴ 0t 1 ，即 lnt2t 1t 10．令 u t lnt2t 1t 1， u t 1 tt4 12t 12 t t 12．又 0 t 1 ，∴ ut 0 ，∴ u t 在 0,1 上是増函数，则 u t u 1 0 ，从而知 x14 x22lnx1 lnx2 x1 x20，故F x1 2x2 0 ，即Fs0不成立．故 s 不是 F x 0 的根．例 2．设函数 f x lnx 1 ax2 bx2（1）当 a 3,b 2 时，求函数 f x 的单调区间；（2）令 F x f x 1 ax22 bx a (0 xx 3) ，其图象上任意一点 P x0 , y0 处切线的斜率 k1 2恒成立，求实数 a 的取值范围．（3）当 a 0,b 1 时，方程 f x mx 在区间 1, e2 内有唯一实数解，求实数 m 的取值范围．【思路引导】（1）先求导数 f ' x 然后在函数的定义域内解不等式 f ' x 0 和 f ' x 0, f ' x 0 的区间为单调增区间， f ' x 0 的区间为单调减区间；（2）先构造函数 F x 再由以其图象上任意一点 P x0 , y0 为切点的切线的斜率k1 2恒成立，知导函数k1 2恒成立，再转化为a 1 2x02x0 max求解；（3）先把握f x mx 有唯一实数解，转化为 m 1 lnx 有唯一实数解，再利用单调函数求解．x3【方法点晴】本题主要考查的是利用导数研究函数的单调性、利用导数研究方程的根、不等式的恒成立和导数的几何意义，属于难题．利用导数研究函数 f x 的单调性的步骤：①确定函数 f x 的定义域；②对f x 求导；③令 f ' x 0 ，解不等式得 x 的范围就是递增区间；令 f ' x 0 ，解不等式得 x 的范围就是递减区间．例 3．已知函数（）（1）讨论 的单调性；4（2）若关于的不等式 【思路引导】的解集中有且只有两个整数，求实数 的取值范围．（1）求出 ，分两种情况讨论，分别令得增区间，令得减区间；（2），令，利用导数研究其单调性，结合零点定理可得结果．试题解析：（1），当 时， 在上单调递增，在单调递减；上单调递减，在单调递增；当 时， 在（2）依题意，，令，则，令，则，即 在上单调递增．又 存在唯一的， ，使得， ．当，在 单调递增；当，在单调递减．，，，且当 时，，又，，．故要使不等式解集中有且只有两个整数， 的取值范围应为．【同步训练】1．已知函数 f x te2x x 1 （ t R ），且 f x 的导数为 f x ．25（Ⅰ）若 F x f x x2 是定义域内的增函数，求实数 t 的取值范围；（Ⅱ）若方程 f x f x 2 2x x2 有 3 个不同的实数根，求实数 t 的取值范围．【思路引导】（Ⅰ）只需fx0 ，即 t1 22x1 e2xgx恒成立，求出gx min即可得结果；（Ⅱ）原方程等价于t x2x7 2 e2x，研究函数hx x2x7 2 e2x的单调性，结合图象可得结果．令 h x 0 ，解得 x 3 或 x 1 ．列表得：x , 3 3 3,1 1 1, h x 00hx增极大减极小增6值值由表可知当 x 3 时， h x 取得极大值 5 e6 ；2当 x 1 时， h x 取得极小值 3 e2 ．2又当 x 3 时， x2 x 7 0 ， e2x 0 ，此时 h x 0 ．2因此当x 3时，hx 0,5 2e6 ；当3 x 1时，hx 3 2e2,5 2e6 ；当x 1时，hx 3 2e2, ，因此实数t的取值范围是 0,5 2e6 ．2．已知函数fx3ax 2lnx2的图象的一条切线为x轴 ．（ 1 ） 求 实 数a的 值 ；（ 2 ） 令3g x f x f x ，若存在不相等的两个实数 x1, x2 满足 g x1 g x2 ，求证： x1x2 1．【思路引导】（1）对函数求导，由题可设切点坐标为 x0 , 0 ，由原函数和切线的斜率为 0 可得方程组，解方程组得 a 值；（2）由题知 g x 2 3 x3 2 1 x 1 lnx ，可构造去绝对值后的函数，利用导数与函数单调性的关系， x判断gx的单调性，再构造函数Gxgxg 1 x ，利用导数判断出Gx的单调性，最后可令0 x1 1 x2 ，利用 G x 单调性可得结论．7gxh{ hx x,x 1,0 x 且1gx在0,1上单调递减，在1,上单调递增，g 1 0 ，当 x 1 时， 0 1 1， x记Gx gxg 1 x hxh 1 x fxf xf 1 x f 1 x ，记函数 y f x 的导函数为 y f x ，则Gx f xf x 1 x2f 1 x 1 x2f 1 x 83．已知函数 f x a x lnx （ a 0 ）， g x x2 ．（1）若 f x 的图象在 x 1 处的切线恰好也是 g x 图象的切线．①求实数 a 的值；②若方程fxmx 在区间1 e, 内有唯一实数解，求实数 m的取值范围． （ 2 ） 当 0 a 1 时 ， 求 证 ： 对 于 区 间 1, 2 上 的 任 意 两 个 不 相 等 的 实 数 x1 ， x2 ， 都 有f x1 f x2 g x1 g x2 成立．【思路引导】（1）①首先求函数f x 的图象在x 1 处的切线，f'xa 11 x ，f'12a，又因为切点为 1, a ，所以切线方程为 y 2ax a ，于是问题转化为直线 y 2ax a 与函数 g x 图象相切，于是可以根据直线与抛物线相切进行解题；②问题转化为方程xlnxmx在区间1 e, 内有唯一实数解，参变量分离得9m 1 lnx x，设 t x 1 lnx ，xx 1 e, ，研究tx的单调性、极值，转化为直线ym与ytx有且只有一个交点，（2）当 0 a 1时， f x 在1, 2上单调递增， g x x2 在1, 2上单调递增，设1 x1 x2 2 ，则 f x1 f x2 ， g x1 g x2 ，于是问题转化为 f x2 g x2 f x1 g x1 ， 构造函数 F x f x g x ，通过函数 F x 在1, 2上单调递减，可以求出 a 的取值范围．∵t'x1 lnx x2，∴ 1 e,e ，t ' x 0 ，函数单调递增，e, ，t ' x 0 ，函数单调递减，∵t 1 e 1e，t e 1 1 ，且 x e, 时，etx 1，∴m1e,11 1 e ；证明：（2）不妨设1 x1 x2 2 ，则 f x1 f x2 ， g x1 g x2 ， ∴ f x1 f x2 g x1 g x2 可化为 f x2 f x1 g x2 g x1 ∴ f x2 g x2 f x1 g x1 设 F x f x g x ，即 F x a x lnx x2 ，∴ F x 在1, 2上单调递减，10∴ F ' x ax a 2x2 0 恒成立，即 a 2x2 在1, 2上恒成立，2x 1∵2x2 x 1 1 x2 1 2 2 1 4 1，∴ a1，从而，当 0 a 1时，命题成立．4．已知函数 f x xlnx,e 2.718 ．（1）设 g x f x x2 2e 1 x 6 ，①记 g x 的导函数为 g x ，求 ge ；②若方程 g x a 0 有两个不同实根，求实数 a 的取值范围； （2）若在1, e 上存在一点 x0 使 m f x0 1 x02 1 成立，求实数 m 的取值范围．【思路引导】（1）①对 g x 进行求导，将 e 代入可得 ge 的值；②对 g x 进行二次求导，判断 g x 的单调性得其符 号 ， 从 而 可 得 g x 的 单 调 性 ， 结 合 图 象 的 大 致 形 状 可 得 a 的 取 值 范 围 ；（ 2 ） 将 题 意 转 化 为x01 x0 mlnx0m x0 0 ，令 h xx1 x mlnx m x，题意等价于 h x 在1, e 上的最小值小于0，对h x 进行求导，对导函数进行分类讨论，判断单调性得其最值．11（2）由题可得 m x0lnx01x02 1，∴ m lnx01 x0 x01 x0，∴x01 x0 mlnx0m x00，令 h x x 1 mlnx m ，则 h x 在1, e 上的最小值小于 0，xx又hxx1x x2m1，1，当 m 1 e 时，即 m e 1， h x 在1, e 上递减，所以 h e 0 ，解得 m e2 1 ；e 12，当 m 1 1 即 m 0 ， h x 在1, e 递增，∴ h 1 0 解得 m 2 ；3，当1 m 1 e ，即 0 m e 1，此时要求 h 1 m 0 又 0 ln 1 m 1，所以 0 mln 1 m m ，所以 h 1 m 2 m mln 1 m 2 此时 h 1 m 0 不成立，综上 m 2 或 m e2 1 ． e 1点睛：本题考查导数的运用：求考查函数与方程的联系单调区间最值，同时考查不等式的存在性转化为求函数的最值问题，正确求导是解题的关键．在正确求导的基础上，利用导数与 0 的关系得到函数的单调区12间，也是在高考中的必考内容也是基础内容；注意存在性问题与恒成立问题的区别． 5．已知函数 f x x2 3x 3 ex ．（1）试确定 t 的取值范围，使得函数 f x 在2,t(t 2) 上为单调函数； （2）若 t 为自然数，则当 t 取哪些值时，方程 f x z 0 x R 在2,t 上有三个不相等的实数根，并求出相应的实数 z 的取值范围．【思路引导】 （1）先求函数导数，根据导函数零点确定函数单调区间，再根据 2, t 为某个单调区间的子集得 t 的取值 范围，（2）结合三次函数图像确定 t 的取值范围：当 t 2 ,且 t N 时，方程 f x z 0 在2,t 上有可能有三个不等实根，再根据端点值大小确定实数 z 的满足的条件： z max f 2, f 1, min f 0, f t ，最后解不等式可得实数 z 的取值范围．只需满足 z max f 2, f 1, min f 0, f t 即可．因为f213 e2,f0 3,f1 e,f2 e2 ，且ft f2 e23f0 ，因而 f 2 f 1 f 0 f 2 f t ，13所以 f 1 z f 0 ，即 e z 3 ，综上所述，当 t 2 ,且 t N 时，满足题意，此时实数 z 的取值范围是 e,3 ．6．已知函数 f x lnx ax2, g x 1 x b ，且直线 y 1 是函数 f x 的一条切线．x2（1）求 a 的值；（2）对任意的 x1 1, e ，都存在 x2 1, 4，使得 f x1 g x2 ，求 b 的取值范围；（3）已知方程 f x cx 有两个根 x1, x2 (x1 x2 ) ，若 g x1 x2 2c 0 ，求证: b 0 ．【思路引导】（ 1 ） 对 函 数 f x 求 导 ， f ' x 1 2ax 1 2ax2 ， 设 直 线 y 1 与 函 数 f x 相 切 与 点xx2 x0, lnx0 ax02( x00) ，根据导数的几何意义可得，2ax02 1 0{x0lnx0ax021 2x0 1，解得{ a12，求出 a1 2；（2）对任意的 x1 [1, e] ，都存在 x2 1, 4，使得 f x1 g x2 ，只需要 f x1 的值域是 g x2 值域的子集，利用导数的方法分别求 f x1 、 g x2 的值域，即可求出 b 的取值范围；（3）根据题意得{f f x2 x1 cx2 cx1,两式相减得，c lnx2 lnx1 x2 x1x2 x12，所以1 x1b x2 x1 2lnx1 lnx2 x2 x1 x1 x2 2lnx1 x2 1x2 x1，令 tx1 x2，则 t 0,1 ，则 b x2x12lnt1 1 t t，x2令 h t 2lnt 1 t ,t 0,1 ，对 h t 求导，判断 h t 的单调，证明 b 0 ．1 t14(2) 由（1）得 f x lnx 1 x2 ，所以 f ' x 1 x 1 x2 ，当 x (1， e] 时， f x 0 ，所以2xx f x 在 1, e 上 单 调 递 减 ， 所 以 当 x (1 ，e] 时 ， f x f mine 1e ， 22f x minf11 2,g'x1 x21 1 x2 x2，当 x 1, 4 时，g ' x 0 ，所以 g x 在1, 4上单调递增，所以当 x 1, 4 时，gx ming12 b, gx maxg417 4b，依题意得1 2e 2,1 2 2b,17 4b 2 ，所以{17b b1 2 e 2 1，解得19 4b3 2e 2．42 (3)依题意得{f f x2 x1 cx2 cx1,两式相减得lnx2lnx11 2x22 x12 c x2 x1 ，所以c lnx2 lnx1 x2 x1x2 x12，方程g x1 x2 2c 0可转化为7．已知函数（ 为自然对数的底数，），，．（1）若，（2）若 时，方程，求 在 上的最大值 的表达式； 在 上恰有两个相异实根，求实根 的取值范围；15（3）若，，求使 的图象恒在 图象上方的最大正整数 ．【思路引导】 (1)先求函数导数，根据定义域 以及 取值分类讨论导函数是否变号，确定函数单调性，进而确定函数最值，(2)作差函数，求导得原函数先减后增，因此要有两个相异实根，需极小值小于零，两个端点值大 于零，解不等式可得 的取值范围； (3)实际为一个不等式恒成立问题，先转化为对应函数最值问题（利用 导数求差函数最小值），再研究最小值恒大于零问题，继续求导研究函数单调性，并结合零点存在定理限制 或估计极点范围，最后范围确定最大正整数 ． 试题解析：(1)时，,；①当 时，， 在 上为增函数，此时，②当 时，，在故 在 上为增函数，此时③当 时，，在上为增函数， 上为增函数，在上为减函数，若，即 时，故 在上为增函数，在上为减函数，此时若，即时， 在 上为增函数，则此时，综上所述：（2） ∴在 ∴，，上单调递减，在上单调递增，在 上恰有两个相异实根，实数 的取值范围是16， ，8．设函数．（1）求函数 的单调区间； （2）若函数 有两个零点，求满足条件的最小正整数 的值；（3）若方程，有两个不相等的实数根 ，比较与 0 的大小．【思路引导】(1)先求函数导数,再求导函数零点 ,根据定义域舍去 ,对 进行讨论, 时，，单调增区间为． 时,有增有减;(2) 函数 有两个零点，所以函数必不单调,且最小值小于零 ,转化研究最小值为负的条件:,由于此函数单调递增,所以只需利用零点存在定理探求即可,即取两个相邻整数点代入研究即可得 的取值范围,进而确定整数值,（3）根据，所以只需判定大小,由17可解得,代入分析只需比较,利用导数可得最值,即可判定大小．大小, 设 ,构造函数(3)证明：因为 是方程不妨设，则两式相减得即的两个不等实根，由(1)知 ．，．，．所以．因为，18点睛：利用导数证明不等式常见类型及解题策略(1) 构造差函数．根据差函数导函数符号，确定差函数单调性，利用单调性得不等量关系，进而证明不等式．（2）根据条件，寻找目标函数．一般思路为利用条件将求和问题转化为对应项之间大小关系，或利用放缩、等量代换将多元函数转化为一元函数．19。
